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1999年11月1日山西省大同-阳高5.6级地震

山西省地震局 啜永清 张淑亮 李冬梅

摘要 | 前言 | 测震台网及基本参数 | 地震地质背景 | 烈度分布及震害 | 地震序列 | 震源机制解和主破裂面 观测台网及前兆异常 |  前兆异常及其特征分析 | 总结与讨论 | 参考文献和参考资料

   摘    要

1999年11月1日在山西省大同县和阳高县交界处发生5.6级地震，震源深度10km。宏观震中在大同县西册田乡的堡村，震中烈度Ⅶ度，极震区为北西向的椭圆。地震

造造成25542户受灾，无人员死亡，重伤10人，轻伤60人。经济损失达14023万元人民币。

    5.6级地震的最大余震为ML3.7级，序列类型为主震-余震型，余震区长轴为北西西向。震源机制解中节面Ⅰ走向北北东，P轴方向北东东， 推测该次地震是在北东东向主压应力作用下， 北北西向断裂发生右旋走滑错动的结果。控震构造是北东东向的六棱山北缘山前断裂， 发震构造是北北西向的团堡断裂。

    震中附近地区观测台较多，200km范围有测震台站14个，且在100km范围内布有大同遥测台网1个。震前存在的地震活动性异常主要有前兆性震群活动，矛盾符号比下降，3级地震空区，4级以上地震成带活动等异常；震中周围100、200km范围内的前兆观测台站分别为9个和20个，观测台项分别为15和41台项，100km范围内的定点前兆观测异常台站比和台项比分别为13.4％和22.2％，101～200 km范围内的定点前兆观测异常台站比和台项比分别为19.5％和40％。前兆观测异常均为中短期异常，未发现临震异常，前兆观测异常集中在定点形变、地电、 流动重力和流体等观测项目。

An earthquake of MS5.6 with depth 10km occurred on the boundary between Datong and Yanggao counties in Shanxi province on Nov. 1, 1999. The macroseismic epicenter was at Baocun, Xicetian township, Datong county. The intensity at the epicenter was Ⅶ. The meizoseismal area was elliptic with major axis in NW direction. 25542 families suffered from the disaster. No person was killed, 10 persons were severely wounded and 60 were slightly wounded. The economic loss was 140.23 million Yuan.

The earthquake sequence was of mainshock-aftershock type with the largest aftershock of ML3.7. The major axis of the aftershock area was in NWW direction. The nodal plane I of the focal mechanism solution was in NNE direction, and the P axis was in NEE direction. It is suggested that the earthquake could be the result of right lateral strike slip on a fault in NNW direction under the action of the principal compressive stress in NEE direction. The tectonic structure that controled the earthquake was the mountain front fault in NEE direction at the northern edge of the Liulengshan mountain. The seismogenic structure was the Tuanbao fault in NNW direction.

There were many seismic stations near the epicenter. There were 14 seismometric stations within the distance of 200km from the epicenter. There was 1 telemetry seismic network at Datong within the distance of 100km from the epicenter. The anomalies in seismic activity for the earthquake included mainly activities of precursory earthquake swarm, decrease of contradictory sign ratio, seismic gap of ML≥3.0, activities in belt of ML≥4.0 earthquakes. Within the distance of 100km or 200km from the epicenter, there were 9 or 20 precursory observation stations respectively, and 15 or 41 observation items. The percentage of observation stations and items of anomalies within the distance of 100km from the epicenter were 13.4% and 22.2% respectively. The percentage observation stations and items of anomalies within the distance of 101～200km were 19.5% and 40% respectively. The precursory anomalies were mid-term and short-term anomalies, no imminent anomalies. The precursory anomalies were mainly from observations of crustal deformation, terrestrial electricity, mobile gravity and ground fluids.

前    言

1999年11月1日21时25分，在山西省大同和阳高两县交界处（39°55′N、113°59′E）发生5.6级地震，宏观震中在大同县西册田乡的堡村（39°58′N、113°50′E），震中烈度Ⅶ度。地震造成10人重伤，60人轻伤，但无人员死亡。山西省的大同、阳高、浑源、广灵、 天镇和河北省的阳原县共计25542户受灾，受灾人数88085人，受灾面积324km2。经济损失达14023万元人民币。

 5.6级地震发生在1989年6.1级和1991年5.8级地震的大同-阳高震区，微观和宏观震中与前两次地震几乎完全重合，是大同-阳高震区原地重复发生的又一次5 级多地震。对于1989年6.1级和1991年5.8级地震已专门进行过震例研究[1、2]，此次5.6级地震的震例研究中，就这3次地震的发震机理、前兆异常时空特点等进行了对比分析，得出了一些新的认识。

测震台网及地震基本参数 

山西省北部和与其相邻的京西北至晋冀蒙交界地区是我国地震观测台网密度较高的地区。1999年大同-阳高5.6级地震前距震中200km范围内分布有14个测震台（图1）及由6个子台和1个中心台组成的大同无线遥测地震台网（图2）。资料表明[3]，京西北至张家口地区的监测能力为ML≥2.0，忻定盆地的监测能力为ML≥1.8，大同盆地的监测能力为ML≥1.5。大同无线遥测台网的子台距大同-阳高5.6震中20～120km，且包围5.6级地震震中，对于5.6级地震序列可记录到ML≥0.0地震，可完整记录ML≥0.6地震。

图1  大同-阳高5.6级地震前测震台站分布图

Fig.1  Distribution of seismometric stations before the MS5.6

       Datong-Yanggao earthquake

图2  大同遥测台网子台分布图

Fig.2  Distribution of the seismometric substations for the Datong

       telemetry network

 表1给出大同-阳高5.6级地震的基本参数。 

表1  大同-阳高5.6级地震的基本参数

Table 1  Basic parameters of the MS5.6 Datong-Yanggao earthquake

编号

发震日期

发震时刻

震　中　位　置

震级

MS

震源深

度/km

震中地名

结果

来源

年  月  日

时  分   秒

φN

λE

1

2

3

1999  11  1

1999  11  1

1999  11  1

21  25  15.2

21  25  13.2

21  25  16

39°55′

39°55′

39.86°

113°59′

113°55′

113.98°

5.6

5.4

5.2

10

10

阳高县友宰乡

阳高县友宰乡

1)BJI

2)

ISC

地震地质背景 

大同-阳高5.6级地震发生在山西断陷带东北端的大同断陷盆地的东南部，邻近山西断陷带、阴山-燕山东西向构造带、张家口-渤海北西向构造带交汇部位。震区位于大同盆地东部册田凹陷上，凹陷走向呈北北东向，南侧为六棱山北麓断裂控制，断陷中心在桑干河南岸的徐町至贵仁村一带，新生代断陷幅度达1000m左右，北侧相对较浅，为一南深北浅的不对称凹陷。

 册田凹陷区分布有著名的大同火山群，火山呈圆形、马蹄形和盾形，还有顺桑干河分布的长条状玄武岩被，长达16km，活动时代主要为距今29万年至4.8万年的中更新世晚期至晚更新世早期，在晚更新世中期已停止活动，活动方式以裂隙式或溢流式喷发为主，其次为中心式喷发。

 震中区主要发育有4条活动断裂，即六棱山北麓断裂、大王断裂、桑干河断裂和团堡断裂（图3）。六棱山断裂位于六棱山前，总体走向北东向，西起应县边跃，东至河北阳原的泥河湾一带，全长约120km，断面北倾，倾角70°，属正断层，断距大于500m，在秋林沟口一带分布有玄武岩流，表明断裂曾有过强烈活动。大王断裂总体走向北东，长10km，倾向130°，倾角60°～70°，断距100～1000m，断裂北段隐伏于盆地区，据电测深及钻探资料，基岩断距最大可达690m。在大王村东沟口处的第四纪地层中，发现该断裂有晚更新世末活动的痕迹。桑干河断裂总体走向北东东，大致沿桑干河展布，为正断层。在河南岸堡村至后贵仁村之间的冲沟口附近见到该断层的露头剖面，错断晚更新世表土层下部，断距约50cm。团堡断裂分为南、北两段，南段又称西团堡-吕家�断裂，分布于基岩山区，长15km，倾向230°，倾角60°～70°，垂直断距达300m，北段隐伏于盆地。野外断层露头显示该断裂在晚更新世末至全新世仍有活动，断层擦痕显示以正断层活动为主。据极震区Ⅶ度等烈度线的形状，推断团堡断裂为1999年大同-阳高5.6级地震的发震断裂[4]。

 大同盆地及周缘（39.2°～40.6°N，112.3°～114.6°E）历史上共记到18次5级以上的地震(图4)，其中6级以上地震6次，6级地震震中全部位于凹陷内，其中怀仁凹陷3次、阳高凹陷1次、马营凹陷1次、册田凹陷1次。怀仁凹陷不仅频度高、强度也高，发生了1022年怀仁的6 级地震和1305年大同－怀仁间的6 级地震。这次大同-阳高5.6级地震发生在册田凹陷，再次证明深大断裂控制的凹陷沉降区是强震活动的主要场所，这是山西断陷带内强震活动分布的一个普遍特征。

图3  大同-阳高5.6级地震极震区附近构造图

图例说明：1.活动断裂；2.推测活动断裂；3.第四纪玄武岩；4.基岩隆起区；

         5.盆地区；6.等烈度线

断裂名称：①六棱山北麓断裂；②团堡断裂；③大王断裂；④桑干河断裂

Fig.3 Geological structure around the MS5.6

      Datong-Yanggao earthquake

图4  大同及邻区地质构造与历史地震震中分布图

断裂名称；①阳高-天镇断裂；②口泉断裂；③大王村断裂；④六棱山断裂；

          ⑤恒山南山前断裂；⑥五台山山前断裂；⑦系舟山山前断裂

Fig.4  Geological structure and distribution of historical

烈度分布及震害

 据宏观烈度考察结果，大同-阳高5.6级地震的宏观震中位于大同县西册田乡的堡村（39°58′N、113°50′E）(图5)，极震区烈度Ⅶ度，呈椭圆形，其长轴为北西方向，长9.6km，短轴走向北东，长4.2km，面积为32.0km2。极震区包括大同县许堡乡鹅毛村，西册田乡的堡村和西册田村，阳高县友宰乡西团堡村、前贵仁、后贵仁、阳高水泥厂和册田水库管理局[5]。区内土窑洞所占比例小，约占2%，只有西团堡、后贵仁有少数窑洞。窑洞破坏最为厉害，主要表现为隔墙、山墙中下部出现水平裂缝，窑顶、门窗上部裂开，裂缝宽一般为0.2～0.5cm，前、后墙外闪，上部坍塌。土木房约占13%，主要分布于西团堡、西册田和后贵仁。房屋大都属中等破坏，少数为轻微破坏，具体表现为后墙外倾，或沿山墙支撑柱产生竖向裂缝。砖木瓦房数量最多，约占85%，大都为大同-阳高1989年6.1级地震后所建的房屋，建筑物一般属轻微至中等破坏，少数为严重破坏。房屋屋脊、烟囱普遍震倒，后墙外闪，最宽达5cm，位于西团堡村南的阳高水泥厂库房后墙垮塌20m，围墙裂缝宽达10cm。水泥厂办公楼为4层钢筋混凝土结构，地震造成顶层细微裂缝，窗户玻璃有许多被震落。在西团堡村南侧的六棱山前洪积倾斜平原地带，黄土陡坎坍塌现象极其严重，顺陡坎边缘呈月牙形裂开，塌陷陡坎一般长2～6m、宽1～3m。

图5  大同-阳高5.6级地震等震线图

Fig.5  Isoseismal map of the MS5.6 Datong �CYanggao earthquake

 Ⅵ度区：西起大同县徐町乡的秦城，东到阳高县鳌石乡的小鳌石村，北至大同县许堡乡南水地一带，南至六棱山山前一带，呈椭圆形。长轴走向近东西向，沿六棱山山前和桑干河流域分布。东西长22.6km，南北长11.6km，面积约为182km2，共涉及到大同县10个村及阳高县14个村共24个村庄。区内土窑洞普遍为轻微破坏，少数为中等破坏，表现为窑洞顶部出现纵向、横向裂缝，前脸局部倒塌。砖瓦房后墙与山墙、夹墙接触处或烟囱所在部位出现纵向裂缝，缝宽一般为2～3mm，屋顶烟囱有水平裂缝和掉头现象。

 Ⅴ度区：近似圆形，半径约30km，涉及到河北省阳原县西部及山西省大同县、阳高县、天镇县、浑源县和广灵县部分地区。该区范围较大，北至阳高县后营乡前营村，东至河北省阳原县东西马沟乡，南至浑源县城附近，西至大同县党留庄乡崔家庄村，面积约2616km2。区内人们在屋里普遍有感觉，土窑洞出现轻微裂缝，砖瓦房基本完好。

 1999年11月1日在大同县和阳高县间发生的5.6级地震破坏范围大，涉及大同县、阳高县、天镇县、浑源县、广灵县和河北省阳原县，受灾面积达324km2，主要受灾村49个，25542户，88085人[5]。

 5.6级地震是在ML4.4级地震发生之后4分钟发生的，震时大部分人已经撤离房屋，没有造成人员伤亡；有重伤10人，轻伤60人。重伤大部分集中在Ⅶ度区内，其中堡村5人，西团堡3人，鹅毛村1人，大王村1人。轻伤主要分布在Ⅵ度和Ⅶ度区内，其中Ⅶ度区内有31人，Ⅵ度区内有26人，Ⅴ度区内有6人。由于地震灾区内有大量土窑洞倒塌、严重破坏和中等破坏，因此无家可归人数较多。利用“地震灾害损失评估规则”的公式计算，无家可归人数为15726人。本次地震各类房屋建筑破坏数量为65768间，其中毁坏的房屋为675间，严重破坏的房屋6812间，中等破坏的为22955间。由于窑洞有5748间发生中等破坏，而中等破坏的窑洞其修复价值很小，应该重建。需重建的房屋达13235间。

 据野外考察，5.6级地震对生命线工程类造成的破坏为震时部分村庄停电，但很快恢复。交通未中断，但有部分乡村公路桥涵轻微破坏。大同县西册田乡、许堡乡、徐町乡高灌9处、水井8眼受到不同程度的破坏。册田水库原有的17条裂缝加宽，出现长28m的新裂缝，正常溢洪道轻微裂缝，管理局办公楼受到中等破坏。

 本次地震直接经济损失为13063.69万元，间接经济损失约为20万元，地震救灾投入费用为940万元，地震总经济损失达14023万元。

地 震 序 列 　

据大同地震遥测台网记录，1999年11月1日到12月31日，大同-阳高震区共发生ML≥0.0地震1148次，其中MS5.6级地震1次，ML4.0～4.9级地震1次，ML3.0～3.9级地震8次（表2），ML2.0～2.9级地震39次，ML1.0～1.9级地震332次，最大余震为3.7级（ML）。5.6级地震前发生2次小震活动，一次是主震前4分钟的ML 4.4级地震，另一次是主震前1分钟的ML1.4级地震。序列中最大地震和次大地震的级差大于1.9，主震能量占总释放能量的 99.5%（图6），这些特征表明该序列属主震-余震型。

图6  大同-阳高5.6级地震序列应变释放曲线

Fig.6  Strain release of the MS5.6 Datong-Yanggao

       earthquake sequence

表2  大同-阳高5.6级地震序列目录（ML≥3.0）

Table 2  Catalogue of the MS5.6 Datong-Yanggao earthquake sequence（ML≥3.0）

编号

发震日期

发震时刻

震　中　位　置

震级

震源深

度/km

震中地名

结果

来源

 年   月  日

时  分  秒

φN

λE

ML

MS

1

1999  11  1

21  20  33

39°57′

113°53′

4.4

10

阳高县友宰乡

3)

2

1999  11  1

21  25  15

39°55′

113°59′

5.6

10

阳高县友宰乡

1)

3

1999  11  1

21  42  43

39°56′

113°47′

3.2

10

大同县西册田乡

3)

4

1999  11  1

22  19  00

39°55′

113°52′

3.1

9

阳高县友宰乡

3)

5

1999  11  1

23  11  06

39°55′

113°54′

3.0

10

6

1999  11  2

02  29  19

39°55′

113°52′

3.7

8

7

1999  11  4

15  15  26

39°55′

113°54′

3.4

10

8

1999  11  6

18  49  39

39°54′

113°54′

3.5

8

9

1999  11  7

05  57  50

39°54′

113°56′

3.1

12

10

1999  11  11

04  38  17

39°56′

113°56′

3.7

10

 由M-t图（图7）和ML≥0.0地震日频度图（图8）可以看出，11月1～11日为序列活动的密集时段，频度高、强度大，最高日频度为231次，序列的全部3级以上地震和70% 的ML≥0.0地震都发生在这段时间。此后序列开始有起伏的衰减，频度和强度减弱，1999年12月31日后连续3天未发生ML0.6以上地震，可看出5.6级地震序列至12月31日结束。

图7  大同-阳高5.6级地震序列M-t图

Fig.7  M-t diagram of the MS5.6 Datong-Yanggao earthquake sequence

图8  大同-阳高5.6级地震序列日频度图(ML≥0.0)

Fig.8  Daily frequency of the MS5.6 Datong-Yanggao earthquake

       sequence (ML≥0.0)

 用最小二乘法按累积频度计算5.6级地震序列的b值（b=0.66，图9），接近该地区20多年的平均值0.63。频度衰减系数p=1.14（图10），反映这一地震序列衰减较快。

 5.6级地震的余震大致展现为近北西西向分布，余震区长约15km，面积约100km2（图11）。主震位于余震分布区的北西段，大于3级的余震都分布在主震的南部。

 这次5.6级地震发生在1989年6.1级和1991年5.8级地震的原震区，微观和宏观震中与前两次地震几乎完全重合[6，7]，是大同震区原地重复发生的又一次5 级多地震。与6.1和5.8级地震序列相比，序列类型与5.8级地震一致，都为主震-余震型，序列衰减特征也较接近。余震的分布面积也与5.8级的余震分布面积接近，但是余震分布长轴有变化，1991年5.8级地震为NNE向，这次5.6级为近NWW向，并且余震密集于5.8级余震区的偏东部位。

图9  大同-阳高5.6级地震序列b值曲线

Fig.9  b-value curve of the MS5.6 Datong-Yanggao

       earthquake sequence

图10  大同-阳高5.6级地震序列p值曲线

Fig.10  p-value curve of the MS5.6 Datong-Yanggao

        earthquake sequence

图11  大同-阳高5.6级地震序列震中分布图

Fig.11  Epicentral distribution of the MS5.6 Datong-Yanggao

        earthquake sequence

震源机制解和地震主破裂面 

根据全国地震台网54个测震台的P波初动资料3)，求得大同-阳高5.6级地震的震源机制解如表3所示，图12是其上半球投影，其矛盾符号比为28%。 

表3  大同-阳高5.6级地震的震源机制解

Table 3  Focal mechanism solution of the MS5.6 Datong-Yanggao earthquake

编号

节 面 Ⅰ

节 面  Ⅱ

P轴

T轴

B轴

X轴

Y轴

结果

来源

走向

倾向

倾角

走向

倾向

倾角

方位

仰角

方位

仰角

方位

仰角

方位

仰角

方位

仰角

1

20

NWW

61

295

NNE

75

66

9

162

32

143

56

32

25

290

25

4）

 由表3和图12可见，5.6级地震震源机制解结果显示主压应力方向为北66°东，主张应力方向为北18°西，主压应力轴仰角近水平，主张应力轴仰角为32°，节面Ⅰ走向为北20°东，节面Ⅱ走向为北65°西，震源错动以走滑为主。

 结合野外宏观考察结果、极震区等震线长轴走向、余震分布及震中区地质构造环境等多项因素，可推断节面Ⅱ为此次地震的主破裂面，与节面Ⅱ走向相近的团堡断裂为5.6级地震的发震断裂。

图12  大同-阳高5.6级地震的震源机制解图

Fig.12  Focal mechanism solution of the MS5.6

        Datong-Yanggao earthquake

观测台网及前兆异常 

 图13和图14 为震中附近地区的地震前兆观测台站（测点）和这次地震的前兆观测异常平面分布图。在距震中200km范围内共有30个地震台站(不含流动测点)，其中开展测震观测台14个（不包含大同遥测台网，图1），其他前兆观测台点29个，含形变、地磁、地电阻率、地应力、地下水位、水化、电磁波等观测手段计56个测项。在距震中0～100km和101～200km范围内分别有地震台9个和21个，其中测震观测台4个和10个，前兆观测台9个和20个，有测震学以外的观测项目15项和41项。

 此次地震前共出现异常项目21项（表4），其中地震活动性4项，流动观测项目异常6项，定点观测项目异常11项。

图13  大同-阳高5.6级地震前定点前兆观测台站分布图

Fig.13  Distribution of precursory monitoring stations on the

        fixed observation points before the MS5.6 Datong-Yanggao

        earthquake

图14  大同-阳高5.6级地震前定点前兆观测异常分布图

Fig.14  Distribution of precursory anomalies on the fixed

        observation points before the MS5.6 Datong-Yanggao 

        earthquake

  表4  异常情况登记表

  Table4  Summary table of precursory anomalies

 从表4中可知，这次地震前200km范围内共观测到16 台项的前兆观测异常，200km以外1项，按规范要求，确认Ⅰ、Ⅱ类异常为12项，占前兆观测总项次数56项的21.4%，前兆观测异常中，以形变异常最为突出，共有11项，占前兆观测总项次数的19.8 %，其次为地下流体和磁电异常，各为3项，它们均占前兆观测总项次数的5.4%。100km范围内的定点前兆异常台站比和台项比分别为13.4％和22.2％，101～200 km范围内的定点前兆观测异常台站比和台项比分别为19.5％和40％。地震活动性异常主要有前兆性震群活动、矛盾符号比、地震空区、地震条带异常。其中前兆性震群指1999年5月15日山西省应县的ML4.6级震群活动，该震群与大同-阳高5.6级地震相隔不到半年，在空间上都位于地震比较活跃的北纬40°附近的大同盆地，距5.6级地震震中约50km，根据该震群序列中2级以上频次统计，具有爆发余震特征，表明该震群具有前兆性。前兆观测异常曲线见图15～34，部分信度较低的Ⅲ类异常，仅供参考。

图15  大同-阳高5.6级地震前大同地区小震综合机制解矛盾符号比曲线图

Fig.15  Symbolic contradictory ratio of P-wave onsets for focal

        mechanism solutions of small earthquake in Datong area

图16  大同-阳高5.6级地震前呼和浩特-大同ML≥3.0地震分布图

      (a) 1990～1994；(b) 1995～1999

Fig.16  Distribution of ML≥3.0 earthquakes between Huhehaote

        and Datong area

图17  大同-阳高5.6级地震前华北地区ML≥4.0地震分布图

      (a) 1996～1997；( b) 1998～1999

Fig.17  Distribution of ML≥4.0 earthquakes in North China

图18  大同-阳高5.6级地震前代县水准观测曲线图

Fig.18  Curve of observation value of leveling measurement at

        Daixian station

图19  大同-阳高5.6级地震前凉城流动水准观测曲线图

Fig.19  Curve of observation value of mobile leveling measurement

        at Liangcheng site

图20  大同-阳高5.6级地震前易县水准观测曲线图

Fig.20  Curve of observation value of leveling measurement at

        Yixian station

图21  大同-阳高5.6级地震前紫荆关流动水准高差曲线图

Fig.21  Curve of difference value of mobile leveling measurement

        at Zijinguan site

图22  大同-阳高5.6级地震前大灰厂流动水准观测值曲线图

Fig.22  Curve of observation value of mobile leveling measurement

        at Dahuichang site

图23  大同-阳高5.6级地震前大灰厂水管倾斜观测值曲线图

Fig.23  Curve of observation value of tilt using watertube tilt

        meter at Dahuichang station

图24  大同-阳高5.6级地震前张家口体应变日均值曲线图

Fig.24  Curve of daily mean value of volumetric strain at

        Zhangjiakou station

图25  大同-阳高5.6级地震前怀来台体应变M2波潮汐因子曲线图

Fig.25  Tide factor curve of M2 wave of volumetric strain at

        Huailai station

图26  大同-阳高5.6级地震前阳原地电阻率月均值曲线图

Fig.26  Curve of monthly mean value of apparent resistivity at

        Yangyuan station

图27  大同-阳高5.6级地震前大同地电阻率月均值曲线图

Fig.27  Curve of monthly mean value of apparent resistivity at

        Datong station

图28  大同-阳高5.6级地震前宝昌地电阻率月均值曲线图

Fig.28  Curve of monthly mean value of apparent resistivity at

        Baochang station

图29  大同-阳高5.6级地震前怀来断层气CO2变化曲线图

Fig.29  Variation of CO2 content in Huailai active fault

图30  大同-阳高5.6级地震前怀来4井水汞旬均值变化率曲线图

Fig.30  Variation rate of 10-day mean value of Hg content in

        groundwater in No.4 well of Huailai station

图31  大同-阳高5.6级地震前延庆松山水汞旬均值曲线图

Fig.31  Curve of 10-day mean value of Hg content in groundwater

        in Songshan,Yanqing

图32  大同-阳高5.6级地震前大同测点流动重力变化曲线图

Fig.32   Variation of mobile gravity value in Datong

         observation point

图33  大同-阳高5.6级地震前天镇测点流动重力变化曲线图

Fig.33  Variation of mobile gravity value in Tianzhen

        observation point

图34  大同-阳高5.6级地震前张家口测点流动重力变化曲线图

Fig.34  Variation of mobile gravity value in

前兆异常及其特征分析

 大同-阳高5.6级地震的长期异常不明显，中期和短期异常较为丰富，中期异常中地震活动性异常、形变异常和流动重力异常出现的时间较早。地震活动性中期异常主要有震前9个月大同地区矛盾符号比下降5)，震前20个月呼和浩特至山西大同之间ML≥3.0地震的空区内外频度比增大，空区外应变释放加速6)，震前22个月ML≥4.0地震的震中分布在山西地震带，特别是山西带的北段集中成带7)。地震活动性短期异常主要有震前5个多月的应县4.6级震群活动4)。形变异常主要表现为在震前6～19个月断层活动速率加大，打破年变规律8、9)，地电异常除阳原台地电阻率出现的时间较晚，即震前4个月7)，大同台地电阻率与宝昌台地电阻率均表现为中期异常4，10)；流体异常除怀来4井水汞是在震前7个月出现高值，表现为中期异常外，其他2项异常均是在震前1～4 个月出现的6、7、11)，表现为短期异常。综上所述，5.6级地震前各类测项的异常随时间的演化进程是：地震活动性→形变→地电阻率与流体。

 前兆观测异常多数位于震中区附近和震中区的东面，并形成NNW和NE向两组带状分布，显示了异常沿构造带展布趋势。按等效圆统计（流动水准、流动重力未计入内）在距震中0~100km范围内共有2项异常；在距震中101~200km范围内共有8项异常。对异常空间分布的研究表明外围区异常出现的时间早，且数量多，震中区附近异常较少，各类前兆观测异常有由外围向震中推进的趋势。

 大同-阳高5.6级地震前19个月在呼和浩特至大同之间出现地震空区，表明孕震区开始形成；震前6~9个月在孕震区范围内出现应县震群和矛盾符号比下降等异常，标志着震源区周围应力-应变状态的强化和地壳介质发生的显著变化；在接近震源孕区出现了代县水准、阳原地电、张家口流动重力等多种手段的中、短期异常。“场”的主要特征是在孕震区的边缘地区（Δ=130～200km）出现了定点形变、地电阻率、流动重力等中期异常。孕震晚期，在震源区及外围出现了以流体异常为主的短期异常，部分形变异常转折或结束。此次地震震前尚未发现临震异常。各类异常在时空域内的演化过程，在一定程度上反映了本次地震的孕震过程。

总结与讨论 

 1999年5.6级地震发生在1989年6.1级和1991年5.8级地震的大同-阳高原震区，微观和宏观震中与前两次地震几乎完全重合，震源机制解结果也基本一致，都是在北东东向主应力作用下，断裂发生走滑错动的结果。控震构造都是北东东向的六棱山北缘山前断裂，但是极震区烈度长轴走向不同，6.1级和5.8级为NNE向和NE向，5.6级为NW向；余震分布的优势方向也不同，6.1级和5.8级为NE向和NNE向，5.6级为NWW向。由此推断的发震断裂也不同，6.1级地震受控于东向的大王断裂和北北西向的团堡断裂共同作用，5.8级地震的发震断裂是北东向的大王断裂，5.6级地震的发震断裂是北北西向的团堡断裂。

 3次地震前都出现较多的异常，但异常的数量、空间分布、时间进程都存在较大差别。对于这3个发生在同一地点的中强地震，在前兆观测台网未变、监测能力相同的条件下，研究其异常时空特征及演化过程是十分必要的。表5给出了这3次地震前异常的详细情况。它们有如下特征： 

表5  大同-阳高3次中强地震前的异常统计

Table 5  Statistics of precursory anomalies of the MS6.1, MS5.8 and MS5.6 Datong-Yanggao earthquakes

异常时

空特征

震级

MS

异常

总数

0～100km

101～200km

201～300km

备 注

异常

台项数

异常

台项比%

异常

台项数

异常

台项比%

异常

台项数

异常

台项比%

空间

分布特征

6.1

43

6

40

14

36

23

32

仅统计定点前兆观测项目，不含流动观测项目。

百分数为：

定点前兆观测异常项目数占定点前兆观测异常总数

5.8

19

5

35.7

7

26.9

7

13.7

5.6

11

2

13.3

8

19.5

1

时间

分布特征

震级

MS

异常

总数

长期异常

中期异常

短期异常

临震异常

震前>5年

震前0.5～5年

震前